Gráf László

Fehérjeszobrászat - az alkotás öröme és haszna

IV. A fehérjék működése

A fehérjék legnépesebb csoportját az enzimek alkotják. Olyan katalizátorokról van szó, amelyek az élő szervezet számára fontos és termodinamikailag is lehetséges reakciókat gyorsítják. A működés bemutatására saját érdeklődési területemről választottam példát. A következőkben bemutatott vázlatos animáció egy tetszőleges proteáz működését szemlélteti.

Animáció: A proteázok működésének vázlatos szemléltetése

Az animáció megtekintéséhez Macromedia Flash Player 8-ra van szükség. Ingyenesen letöltheti itt.

Általánosan elfogadott nézet szerint a proteázok szubsztrátja az enzimfehérje ún. szubsztrátkötő zsebébe kötődik, s a kötődés eredményeképpen kontaktusba kerül az aktív hely katalitikus aminosavaival, amelyek elhasítják a kötő zseb által felkínált peptidkötést. Hasonló szerkezeti elv alapján kötődnek a kötőzsebbe a szubsztrátokkal (ezek a hasadó fehérjék) analóg szerkezetű kompetitív inhibitorok, melyek nem vagy kevéssé hasadnak, és elfoglalják a kötőzsebet. A hagyományos és máig elfogadott nézet szerint ezeket a mozzanatokat, a szubsztrát hasadását vagy a kompetitív inhibitor kötődését nem kíséri szerkezetváltozás sem a proteázban, sem az inhibitorban.

4. ábra

Journal of Molecular Biologyban

Ez a kristályszerkezet azonban - a kanonikus inhibitorok működéséről vallott dogmának ellentmondva - jelentősen különbözik az inhibitor molekula oldatban meghatározott szerkezetétől. A kristály- és (a mágneses magrezonancia-módszerrel meghatározott) oldatban előforduló szerkezetek kritikus összevetésével első ízben mutattuk ki egy kanonikus proteázinhibitor szerin-proteázzal való kölcsönhatása során bekövetkező szerkezetváltozását. A proteázok és a velük kölcsönhatásba lépő inhibitor számos esetben drámai és jól követhető szerkezetváltozáson megy keresztül.

A következő animáció (James Huntington professzor ajándéka) egy nem kanonikus típusú szerininhibitor tripszinhez való kötődése során bekövetkező látványos átrendeződések sorozatát jeleníti meg. Jól látható a különböző kristályszerkezetekből felépített filmkockákon, hogy az átalakulás mozgatója az inhibitor ún. kötőhurok-szegmensének az inhibitor béta-lemez struktúrájába történő beékelődése. Emlékezzünk a béta-amiloid fehérjeplakkjaira.

Animáció: A szerpinműködés mechanizmusa

Az animáció megtekintéséhez Macromedia Flash Player 8-ra van szükség. Ingyenesen letöltheti itt.